聚四氟乙烯(PTFE)性能簡介

2009-08-22 鬼馬真空技術網整理

　　聚四氟乙烯(PTFE)以其優異的耐高低溫性能和化學穩定性、很好的電絕緣性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自潤滑性，已在化工、石油、紡織、電子電氣、醫療、機械等領域獲得了廣泛應用。

　　在氟塑料中聚四氟乙烯（PTFE）的消耗量最大，用途最廣，塑料中的一個重要品種。PTFE具有優異的耐高低溫性能和化學穩定性、很好的電絕緣性能、非粘附性、耐候性、阻燃性和良好的自潤滑性，有“塑料王”之美稱。該材料最早是為防和尖端技術需要而開發的，而后逐漸推廣到民用，其用途涉及航空航天和民用的許多方面，目前在其應用領域已成為不可或缺的材料。

PTFE的性能特點

　　PTFE是由四氟乙烯單體聚合而成的聚合物，是一種類似于PE的透明或不透明的蠟狀物，其密度為2.2g/cm3,吸水率小于0.01%。它的化學結構與PE相似，只是聚乙烯中的全部氫原子都被氟原子所取代。由于C-F鍵鍵能高，性能穩定，因而其耐化學腐蝕性極佳，能夠承受除了熔融的堿金屬、氟化介質以及高于300℃的氫氧化鈉之外的所有強酸（包括王水），以及強氧化劑、還原劑和各種有機溶劑的作用；PTFE分子中F原子對稱，C-F鍵中兩種元素以共價鍵結合，分子中沒有游離的電子，使整個分子呈中性，因此它具有優良的介電性能，而且其電絕緣性不受環境及頻率的影響。它的體積電阻大于1017健m，介電損耗小，擊穿電壓高、耐電弧性好，能在250℃的電氣環境下期工作；因PTFE分子結構中沒有氫鍵，結構對稱，所以它的結晶度很高（一般結晶度為55%~75%，有時高達94%），使PTFE 耐熱性能極好，其熔融溫度為324℃，分解溫度為415℃，最高使用溫度為250℃，脆化溫度為-190℃，熱變形溫度（0.46MPa條件下）為120℃。PTFE的力學性能良好，其拉伸強度為21~28MPa，彎曲強度為11~14MPa，伸長率為250%~300%，對鋼的動靜摩擦系數均為0.04,比尼龍、聚甲醛、聚酯塑料的摩擦系數都小，具體數值見表1。

　　純PTFE強度低、耐磨性差以及耐蠕變性不好,通常要在PTFE聚合物中添加一些無機顆粒，如石墨、二硫化鉬、三氧化二鋁、玻纖、碳纖維等來提高其力學性能；也可利用與其他聚合物如聚苯酯(PHB)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚全氟（乙烯/丙烯）共聚物(PFEP)等共混的方法來擴展其阻尼溫度范圍，提高其耐蠕變性。其它密封材料可以參考真空技術網的真空密封專欄。

PTFE的用途

　　PTFE獨特的性能使其在化工、石油、紡織、食品、造紙、醫學、電子和機械等工業和海洋作業領域都有著廣泛的應用。

1、聚四氟乙烯(PTFE)在防腐蝕性能的應用

　　由于橡膠、玻璃、金屬合金等材料在耐腐蝕方面存在缺陷，難以滿足條件苛刻的溫度、壓力和化學介質共存的環境，由此造成的損失相當驚。而PTFE材料以其卓越的耐腐蝕性能，業已成為石油、化工、紡織等行業的主要耐腐蝕材料。其具體應用包括：輸送腐蝕性氣體的輸送管、排氣管、蒸汽管，軋鋼機高壓油管，飛機液壓系統和冷壓系統的高中低壓管道，精餾塔、熱交換器，釜、塔、槽的襯里，閥門等化工設備。

　　密封件的性能好壞對整個機器設備的效率與性能都有很大的影響。PTFE材料具有的耐腐蝕、耐老化、低摩擦系數及不粘性、耐溫范圍廣、彈性好的特性使其非常適合應用于制造耐腐蝕要求高，使用溫度高于100℃的密封件。如機器、熱交換器、高壓容器、大直徑容器、閥門、泵的槽形法蘭的密封件，玻璃反應鍋、平面法蘭、大直徑法蘭的密封件，軸、活塞桿、閥門桿、蝸輪泵、拉桿的密封件等等。

2、聚四氟乙烯(PTFE)的低摩擦性能在載荷方面的應用

　　由于有的設備的摩擦部分不宜加油潤滑，比如在潤滑油脂會被溶劑溶解而失效的場合或者造紙、制藥、食品、紡織等工業領域的產品需要避免潤滑油沾污，就使填充PTFE材料成為機械設備零件無油潤滑（直接承受載荷）的最理想材料。這是因為該材料的摩擦系數是已知固體材料中最低的。其具體用途包括用于化工設備、造紙機械、農業機械的軸承，用作活塞環、機床導軌、導向環；在土木建筑工程廣泛用作橋梁、隧道、鋼結構屋架、大型化工管道、貯槽的支承滑塊，以及用作橋梁支座和架橋轉體等。

3、聚四氟乙烯(PTFE)在電子電氣方面的應用

　　PTFE材料固有的低損耗與小介電常數使其可做成漆包線，以用于微型電機、熱電偶、控制裝置等；PTFE薄膜是制造電容器、無線電絕緣襯墊、絕緣電纜、馬達及變壓器的理想絕緣材料，也是航空航天等工業電子部件不可缺少的材料之一；利用氟塑料薄膜對氧氣透過性大，而對水蒸汽的透過性小的這種選擇透過性，可制造氧氣傳感器；利用氟塑料在高溫、高壓下發生極向電荷偏離現象的特性，可制造麥克風、揚聲器、機器人上的零件等；利用其低折射率的特性，可制造光導纖維。